source: codes/icosagcm/branches/SATURN_DYNAMICO/LMDZ.COMMON/libf/phystd/moistadj.F90 @ 227

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Last LMDZ version (1315) with OpenMP directives and other stuff

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1subroutine moistadj(ngrid, nlayer, nq, pt, pq, pdq, pplev, pplay, pdtmana, pdqmana, ptimestep, rneb)
2
3  use watercommon_h, only: T_h2O_ice_liq, RLVTT, RCPD, RCPV, Psat_water, Lcpdqsat_water
4  USE tracer_h, only: igcm_h2o_vap, igcm_h2o_ice
5
6  implicit none
7
8
9!=====================================================================
10!     
11!     Purpose
12!     -------
13!     Calculates moist convective adjustment by the method of Manabe.
14!     
15!     Authors
16!     -------
17!     Adapted from the LMDTERRE code by R. Wordsworth (2010)
18!     Original author Z. X. Li (1993)
19!     
20!=====================================================================
21
22!#include "dimensions.h"
23!#include "dimphys.h"
24#include "comcstfi.h"
25
26      INTEGER,INTENT(IN) :: ngrid, nlayer, nq
27
28      REAL,INTENT(IN) :: pt(ngrid,nlayer) ! temperature (K)
29      REAL,INTENT(IN) :: pq(ngrid,nlayer,nq) ! tracer (kg/kg)
30      REAL,INTENT(IN) :: pdq(ngrid,nlayer,nq)
31      REAL,INTENT(IN) :: pplev(ngrid,nlayer+1) ! inter-layer pressure (Pa)
32      REAL,INTENT(IN) :: pplay(ngrid,nlayer)   ! mid-layer pressure (Pa)
33      REAL,INTENT(IN) :: ptimestep ! physics timestep (s)
34      REAL,INTENT(OUT) :: pdqmana(ngrid,nlayer,nq)  ! tracer tendencies (kg/kg.s-1)
35      REAL,INTENT(OUT) :: pdtmana(ngrid,nlayer) ! temperature increment(K/s)
36      REAL,INTENT(OUT) :: rneb(ngrid,nlayer) ! cloud fraction
37
38!     local variables
39      REAL zt(ngrid,nlayer)      ! temperature (K)
40      REAL zq(ngrid,nlayer)      ! humidite specifique (kg/kg)
41
42      REAL d_t(ngrid,nlayer)     ! temperature increment
43      REAL d_q(ngrid,nlayer)     ! incrementation pour vapeur d'eau
44      REAL d_ql(ngrid,nlayer)    ! incrementation pour l'eau liquide
45
46!      REAL t_coup
47!      PARAMETER (t_coup=234.0)
48      REAL seuil_vap
49      PARAMETER (seuil_vap=1.0E-10)
50
51!     Local variables
52      INTEGER i, k, iq, nn
53      INTEGER, PARAMETER :: niter = 1
54      INTEGER k1, k1p, k2, k2p
55      LOGICAL itest(ngrid)
56      REAL delta_q(ngrid, nlayer)
57      DOUBLE PRECISION :: cp_new_t(nlayer), v_cptt(ngrid,nlayer)
58      REAL cp_delta_t(nlayer)
59      DOUBLE PRECISION :: v_cptj(nlayer), v_cptjk1, v_ssig
60      REAL v_p, v_t, v_zqs,v_cptt2,v_pratio,v_dlnpsat
61      REAL zqs(ngrid,nlayer), zdqs(ngrid,nlayer),zpsat(ngrid,nlayer),zdlnpsat(ngrid,nlayer)
62      REAL zq1(ngrid), zq2(ngrid)
63      DOUBLE PRECISION :: gamcpdz(ngrid,2:nlayer)
64      DOUBLE PRECISION :: zdp, zdpm
65
66      REAL zsat ! super-saturation
67      REAL zflo ! flotabilite
68
69      DOUBLE PRECISION :: local_q(ngrid,nlayer),local_t(ngrid,nlayer)
70
71      REAL zdelta, zcor, zcvm5
72
73      REAL dEtot, dqtot, masse ! conservation diagnostics
74      real dL1tot, dL2tot
75
76!     Indices of water vapour and water ice tracers
77      INTEGER,SAVE :: i_h2o=0  ! water vapour
78      INTEGER,SAVE :: i_ice=0  ! water ice
79!$OMP THREADPRIVATE(i_h2o,i_ice)
80
81      LOGICAL,SAVE :: firstcall=.TRUE.
82!$OMP THREADPRIVATE(firstcall)
83
84      IF (firstcall) THEN
85
86         i_h2o=igcm_h2o_vap
87         i_ice=igcm_h2o_ice
88       
89         write(*,*) "rain: i_ice=",i_ice
90         write(*,*) "      i_h2o=",i_h2o
91
92         firstcall = .FALSE.
93      ENDIF
94
95!     GCM -----> subroutine variables
96      zq(1:ngrid,1:nlayer)    = pq(1:ngrid,1:nlayer,i_h2o)+ pdq(1:ngrid,1:nlayer,i_h2o)*ptimestep
97      zt(1:ngrid,1:nlayer)    = pt(1:ngrid,1:nlayer)
98      pdqmana(1:ngrid,1:nlayer,1:nq)=0.0
99
100      DO k = 1, nlayer
101       DO i = 1, ngrid
102         if(zq(i,k).lt.0.)then
103            zq(i,k)=0.0
104         endif
105       ENDDO
106      ENDDO
107     
108      local_q(1:ngrid,1:nlayer) = zq(1:ngrid,1:nlayer)
109      local_t(1:ngrid,1:nlayer) = zt(1:ngrid,1:nlayer)
110      rneb(1:ngrid,1:nlayer) = 0.0
111      d_ql(1:ngrid,1:nlayer) = 0.0
112      d_t(1:ngrid,1:nlayer)  = 0.0
113      d_q(1:ngrid,1:nlayer)  = 0.0
114
115!     Calculate v_cptt
116      DO k = 1, nlayer
117         DO i = 1, ngrid
118            v_cptt(i,k) = RCPD * local_t(i,k)
119            v_t = MAX(local_t(i,k),15.)
120            v_p = pplay(i,k)
121
122            call Psat_water(v_t,v_p,zpsat(i,k),zqs(i,k))
123            call Lcpdqsat_water(v_t,v_p,zpsat(i,k),zqs(i,k),zdqs(i,k),zdlnpsat(i,k))
124         ENDDO
125      ENDDO
126
127!     Calculate Gamma * Cp * dz: (gamma is the critical gradient)
128      DO k = 2, nlayer
129         DO i = 1, ngrid
130            zdp = pplev(i,k)-pplev(i,k+1)
131            zdpm = pplev(i,k-1)-pplev(i,k)
132!            gamcpdz(i,k) = ( ( R/RCPD /(zdpm+zdp) * (v_cptt(i,k-1)*zdpm + v_cptt(i,k)*zdp)          &
133!                +  RLVTT /(zdpm+zdp) * (zqs(i,k-1)*zdpm + zqs(i,k)*zdp) )                           &
134!               * (pplay(i,k-1)-pplay(i,k)) / pplev(i,k) )                                          &
135!                / (1.0+ (zdqs(i,k-1)*zdpm + zdqs(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp) )                   
136! general case where water is not a trace gas (JL13)
137            v_zqs     = (zqs(i,k-1)*zdpm + zqs(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp)
138            v_cptt2   = (v_cptt(i,k-1)*zdpm + v_cptt(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp)
139            v_pratio  = ((1.-zpsat(i,k-1)/pplay(i,k-1))*zdpm + (1.-zpsat(i,k)/pplay(i,k))*zdp)/(zdpm+zdp)
140            v_dlnpsat = (zdlnpsat(i,k-1)*zdpm + zdlnpsat(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp)
141            gamcpdz(i,k) = ( (R/RCPD*v_cptt2*(1.- v_zqs) + RLVTT*v_zqs) * (pplay(i,k-1)-pplay(i,k))/pplev(i,k) )  &
142                / (((1.- v_zqs) + v_zqs * RCPV/RCPD)*v_pratio + v_zqs  * v_dlnpsat)               
143         ENDDO
144      ENDDO
145
146!------------------------------------ modification of unstable profile
147      DO 9999 i = 1, ngrid
148
149      itest(i) = .FALSE.
150
151!        print*,'we in the loop'
152!        stop   
153
154      k1 = 0
155      k2 = 1
156
157  810 CONTINUE ! look for k1, the base of the column
158      k2 = k2 + 1
159      IF (k2 .GT. nlayer) GOTO 9999
160      zflo = v_cptt(i,k2-1) - v_cptt(i,k2) - gamcpdz(i,k2)
161      zsat=(local_q(i,k2-1)-zqs(i,k2-1))*(pplev(i,k2-1)-pplev(i,k2))   &
162         +(local_q(i,k2)-zqs(i,k2))*(pplev(i,k2)-pplev(i,k2+1))
163
164      IF ( zflo.LE.0.0 .OR. zsat.LE.0.0 ) GOTO 810
165      k1 = k2 - 1
166      itest(i) = .TRUE.
167
168  820 CONTINUE !! look for k2, the top of the column
169      IF (k2 .EQ. nlayer) GOTO 821
170      k2p = k2 + 1
171      zsat=zsat+(pplev(i,k2p)-pplev(i,k2p+1))*(local_q(i,k2p)-zqs(i,k2p))
172      zflo = v_cptt(i,k2p-1) - v_cptt(i,k2p) - gamcpdz(i,k2p)
173
174      IF (zflo.LE.0.0 .OR. zsat.LE.0.0) GOTO 821
175      k2 = k2p
176      GOTO 820
177  821 CONTINUE
178
179!------------------------------------------------------ local adjustment
180  830 CONTINUE ! actual adjustment
181    Do nn=1,niter
182      v_cptj(k1) = 0.0
183      zdp = pplev(i,k1)-pplev(i,k1+1)
184      v_cptjk1 = ( (1.0+zdqs(i,k1))*(v_cptt(i,k1)+v_cptj(k1)) + RLVTT*(local_q(i,k1)-zqs(i,k1)) ) * zdp
185      v_ssig = zdp * (1.0+zdqs(i,k1))
186
187      k1p = k1 + 1
188      DO k = k1p, k2
189         zdp = pplev(i,k)-pplev(i,k+1)
190         v_cptj(k) = v_cptj(k-1) + gamcpdz(i,k)
191         v_cptjk1 = v_cptjk1 + zdp * ( (1.0+zdqs(i, k))*(v_cptt(i,k)+v_cptj(k)) + RLVTT*(local_q(i,k)-zqs(i,k)) )       
192         v_ssig = v_ssig + zdp *(1.0+zdqs(i,k))
193      ENDDO
194
195
196      ! this right here is where the adjustment is done???
197      DO k = k1, k2
198         cp_new_t(k) = v_cptjk1/v_ssig - v_cptj(k)
199         cp_delta_t(k) = cp_new_t(k) - v_cptt(i,k)
200         v_cptt(i,k)=cp_new_t(k)
201         local_q(i,k) = zqs(i,k) + zdqs(i,k)*cp_delta_t(k)/RLVTT
202         local_t(i,k) = cp_new_t(k) / RCPD
203
204         v_t = MAX(local_t(i,k),15.)
205         v_p = pplay(i,k)
206         
207         call Psat_water(v_t,v_p,zpsat(i,k),zqs(i,k))
208         call Lcpdqsat_water(v_t,v_p,zpsat(i,k),zqs(i,k),zdqs(i,k),zdlnpsat(i,k))
209
210      ENDDO
211    Enddo ! nn=1,niter
212
213
214!--------------------------------------------------- sounding downwards
215!              -- we refine the prognostic variables in
216!              -- the layer about to be adjusted
217
218!      DO k = k1, k2
219!         v_cptt(i,k) = RCPD * local_t(i,k)
220!         v_t = local_t(i,k)
221!         v_p = pplay(i,k)
222!       
223!         call Psat_water(v_t,v_p,zpsat,zqs(i,k))
224!         call Lcpdqsat_water(v_t,v_p,zpsat,zqs(i,k),zdqs(i,k))
225!      ENDDO
226
227      DO k = 2, nlayer
228         zdpm = pplev(i,k-1) - pplev(i,k)
229         zdp = pplev(i,k) - pplev(i,k+1)
230!         gamcpdz(i,k) = ( ( R/RCPD /(zdpm+zdp) * (v_cptt(i,k-1)*zdpm + v_cptt(i,k)*zdp)          &
231!             +  RLVTT /(zdpm+zdp) * (zqs(i,k-1)*zdpm + zqs(i,k)*zdp) )                           &
232!             * (pplay(i,k-1)-pplay(i,k)) / pplev(i,k) )                                          &
233!             / (1.0+ (zdqs(i,k-1)*zdpm + zdqs(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp) )                   
234! general case where water is not a trace gas (JL13)
235         v_zqs     = (zqs(i,k-1)*zdpm + zqs(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp)
236         v_cptt2   = (v_cptt(i,k-1)*zdpm + v_cptt(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp)
237         v_pratio  = ((1.-zpsat(i,k-1)/pplay(i,k-1))*zdpm + (1.-zpsat(i,k)/pplay(i,k))*zdp)/(zdpm+zdp)
238         v_dlnpsat = (zdlnpsat(i,k-1)*zdpm + zdlnpsat(i,k)*zdp)/(zdpm+zdp)
239         gamcpdz(i,k) = ( (R/RCPD*v_cptt2*(1.- v_zqs) + RLVTT*v_zqs) * (pplay(i,k-1)-pplay(i,k))/pplev(i,k) )  &
240                / (((1.- v_zqs) + v_zqs * RCPV/RCPD)*v_pratio + v_zqs  * v_dlnpsat)               
241      ENDDO
242
243!     Test to see if we've reached the bottom
244
245      IF (k1 .EQ. 1) GOTO 841 ! yes we have!
246      zflo = v_cptt(i,k1-1) - v_cptt(i,k1) - gamcpdz(i,k1)
247      zsat=(local_q(i,k1-1)-zqs(i,k1-1))*(pplev(i,k1-1)-pplev(i,k1))   &
248        + (local_q(i,k1)-zqs(i,k1))*(pplev(i,k1)-pplev(i,k1+1))
249      IF (zflo.LE.0.0 .OR. zsat.LE.0.0) GOTO 841 ! yes we have!
250
251  840 CONTINUE
252      k1 = k1 - 1
253      IF (k1 .EQ. 1) GOTO 830 ! GOTO 820 (a tester, Z.X.Li, mars 1995)
254      zsat = zsat + (local_q(i,k1-1)-zqs(i,k1-1))               &
255                  *(pplev(i,k1-1)-pplev(i,k1))
256      zflo = v_cptt(i,k1-1) - v_cptt(i,k1) - gamcpdz(i,k1)
257      IF (zflo.GT.0.0 .AND. zsat.GT.0.0) THEN
258         GOTO 840
259      ELSE
260         GOTO 830 ! GOTO 820 (a tester, Z.X.Li, mars 1995)
261      ENDIF
262  841 CONTINUE
263
264      GOTO 810 ! look for other layers higher up
265
266 9999 CONTINUE ! loop over all the points
267
268!-----------------------------------------------------------------------
269! Determine the cloud fraction (hypothese: la nebulosite a lieu
270! a l'endroit ou la vapeur d'eau est diminuee par l'ajustement):
271
272      DO k = 1, nlayer
273      DO i = 1, ngrid
274         IF (itest(i)) THEN
275         delta_q(i,k) = local_q(i,k) - zq(i,k)
276         IF (delta_q(i,k).LT.0.) rneb(i,k)  = 1.0
277         ENDIF
278      ENDDO
279      ENDDO
280
281! Distribuer l'eau condensee en eau liquide nuageuse (hypothese:
282! l'eau liquide est distribuee aux endroits ou la vapeur d'eau
283! diminue et d'une maniere proportionnelle a cet diminution):
284
285      DO i = 1, ngrid
286         IF (itest(i)) THEN
287         zq1(i) = 0.0
288         zq2(i) = 0.0
289         ENDIF
290      ENDDO
291      DO k = 1, nlayer
292      DO i = 1, ngrid
293         IF (itest(i)) THEN
294         zdp = pplev(i,k)-pplev(i,k+1)
295         zq1(i) = zq1(i) - delta_q(i,k) * zdp
296         zq2(i) = zq2(i) - MIN(0.0, delta_q(i,k)) * zdp
297         ENDIF
298      ENDDO
299      ENDDO
300      DO k = 1, nlayer
301      DO i = 1, ngrid
302         IF (itest(i)) THEN
303           IF (zq2(i).NE.0.0) d_ql(i,k) = - MIN(0.0,delta_q(i,k))*zq1(i)/zq2(i)
304         ENDIF
305      ENDDO
306      ENDDO
307
308      DO k = 1, nlayer
309      DO i = 1, ngrid
310          local_q(i, k) = MAX(local_q(i, k), seuil_vap)
311      ENDDO
312      ENDDO
313
314      DO k = 1, nlayer
315      DO i = 1, ngrid
316         d_t(i,k) = local_t(i,k) - zt(i,k)
317         d_q(i,k) = local_q(i,k) - zq(i,k)
318      ENDDO
319      ENDDO
320
321!     now subroutine -----> GCM variables
322      DO k = 1, nlayer
323         DO i = 1, ngrid
324           
325            pdtmana(i,k)       = d_t(i,k)/ptimestep
326            pdqmana(i,k,i_h2o) = d_q(i,k)/ptimestep
327            pdqmana(i,k,i_ice) = d_ql(i,k)/ptimestep
328         
329         ENDDO
330      ENDDO
331
332
333   END
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.